专利名称:用于纵向和垂直记录的环向构图盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及磁数据记录，更特别地，涉及用于盘驱动器系统中的磁盘，其中该盘配置有通过非磁材料或间隙分隔开的磁材料的同心环形式的数据道。
背景技术：
计算机长期存储器的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、被与旋转磁盘的表面相邻的悬臂悬吊的写和读头、以及转动悬臂从而将读和写头置于旋转盘上选定环形磁道(track)之上的致动器。读和写头直接位于具有气垫面(ABS)的滑块上。悬臂偏置滑块朝向盘的表面，当盘旋转时，邻近盘的空气与盘表面一起移动。滑块在该移动空气的垫上以非常低的高度(飞行高度)飞行于盘表面之上。该飞行高度在微米量级。当滑块骑在气垫上时，采用写和读头来写磁转变到旋转盘且从旋转盘读取磁转变。读和写头连接到根据计算机程序运行的处理电路以实现写和读功能。
通常的写头配置包括嵌在第一、第二和第三绝缘层(绝缘堆叠)中的线圈层，绝缘堆叠夹在第一和第二极片层(pole piece layer)之间。在写头的气垫面(ABS)处间隙(gap)通过间隙层形成在第一和第二极片层之间，极片层在背间隙(back gap)处连接。传导到线圈层的电流在极片中感应磁通，其导致磁场在ABS处在写间隙弥散出来，用于在移动介质上磁道中写上述磁转变，例如在上述旋转盘上环形磁道中。
在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感器，已经被用于检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文中称为间隔层(spacer layer)的非磁导电层，其被夹在下文中称为被钉扎层和自由层的第一和第二铁磁层之间。第一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导通过那里的检测电流。被钉扎层的磁化被钉扎为垂直于气垫面(ABS)，自由层的磁矩被偏置为平行于ABS但可以响应于外磁场而自由旋转。被钉扎层的磁化通常通过与反铁磁层的交换耦合来被钉扎。
间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用此设置，部分传导电子被间隔层与被钉扎层和自由层每个的界面所散射。当被钉扎层和自由层的磁化相对于彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与cosθ成比例地改变自旋阀传感器的电阻，其中θ是被钉扎层与自由层的磁化之间的角度。在读模式中，自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地改变。当检测电流传导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到并作为重放信号(playback signal)被处理。
对日益提高的数据速率和数据容量的需求推动了磁盘上道宽的减小和道密度的增大。随着盘上的数据道变得更小并靠近在一起，相邻道干扰变得越来越成问题。当来自相邻道的信号妨碍目标道信号的读取时，发生相邻道干扰。相邻道写入也是问题。来自写元件的信号可影响与其上要写入信号的道相邻的道。
因此，强烈需要一种用于避免盘驱动器系统中相邻道干扰和相邻道写入的方式。这样的用于避免相邻道干扰和相邻道写入的机构将优选地节省成本并易于制造。
发明内容本发明提供一种用于数据记录系统中的磁介质。该磁介质具有通过间隙或非磁部分分隔开的同心磁道部分。该磁介质是盘的形式并具有形成为盘表面上的同心环的道部分。
该磁盘可具有配置为同心环的凸起部分和配置为同心环的凹进部分。该表面可被覆盖以磁材料，从而该凸起部分定义道且该凹进部分定义道之间的间隙。
该磁盘还可以配置为平坦表面，其包括由非磁材料的同心环分隔开的多个磁环。该磁环和该非磁环可具有共面的表面。
根据本发明的磁盘允许道的位置和宽度由盘自身定义，并完全消除了任何相邻道干扰。因此，非常清晰的数据信号可被记录并读出而没有任何跨道干扰(cross track interference)，甚至在非常小的道宽度和高的道节距的情况下。
通过结合附图阅读下面的详细说明，本发明的这些和其它优点及特征将变得明显。
为了更全面理解本发明的本质和优点、及其优选使用模式，请结合附图参考下面的详细描述，附图未按比例绘制。
图1是其中可实现本发明的盘驱动器系统的示意图；图2是根据本发明一实施例的盘的视图；图3是从图2的线3-3取得的视图；图4是从图3的圈4取得的放大视图；图5是根据本发明一实施例的沉积系统的示意图；图6是具有交替同心材料层的圆柱的视图；图7是从图6的圆柱切片的盘的放大剖视图；图8是与图7类似的沉积有磁材料层的剖视图；图9是根据本发明一供选实施例的盘的放大剖视图；图10是图9的盘在抛光工艺之后的剖视图；图11是示意图，示出了根据本发明一实施例制造盘的供选方法。
具体实施方式下面的描述是用于实施本发明的当前预期的较佳实施例。进行此描述以用于说明本发明的基本原理而不意味着限制这里主张的发明概念。
现在参照图1，示出实现本发明的盘驱动器100。如图1所示，至少一个可旋转磁盘112支承在心轴(spindle)114上且被盘驱动器马达118所旋转。每个盘上的磁记录是磁盘112上同心数据道(未示出)的环形图案形式。
至少一个滑块113位于磁盘112附近，每个滑块113支承一个或更多磁头组件121。磁盘旋转时，滑块113在盘表面122上方径向进出移动使得磁头组件121可以存取磁盘的写有所需数据的不同道。每个滑块113借助于悬臂115连接到致动器臂119。悬臂115提供轻微的弹力，其将滑块113偏置朝向盘表面122。每个致动器臂119连接到致动器装置127。如图1所示的致动器装置127可以是音圈马达(VCM)。VCM包括在固定磁场内可动的线圈，线圈移动的方向和速度通过由控制器129提供的马达电流信号来控制。
盘存储系统运行期间，磁盘112的旋转产生滑块113与盘表面122之间的气垫，其对滑块施加向上的力或举力。因此在正常运行期间气垫平衡悬臂115的弹力，并支承滑块113离开盘表面且以一小的、基本恒定的间隔稍微在盘表面上方。
盘存储系统的各种部件运行时由控制单元129产生的控制信号控制，例如存取控制信号和内部时钟信号。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元129产生控制信号从而控制各种系统操作，例如线123上的驱动马达控制信号和线128上的头定位和寻道控制信号。线128上的控制信号提供期望电流分布(current profile)从而将滑块113优化地移动和定位到盘112上期望的数据道。写和读信号借助于记录通道125传送到写和读头121且从其传出。
参照图2，用于磁盘驱动器装置中的磁盘202具有新颖的磁表面204，其避免相邻道干扰和相邻道写入。参照图3，可以看出表面204具有磁材料的同心环206，其每个可定义数据的数据道。这可以参照图4更清楚地看出，图4放大且更详细地示出了盘202的表面204的一部分。在图4中可以看出，盘具有通过较薄的非磁间隙404分隔开的磁道部分402。因此，道部分402具有定义道宽(TW)的宽度。磁部分的宽度可定义盘驱动器系统的道宽。磁部分402可包括诸如NiFe、CoFe等的材料。非磁部分可包括诸如氧化铝(Al2O3)、Si3N4、Si(ON)x等的材料，或者可以仅是空气间隙，其中部分404中的磁材料相对于道部分402凹进。
参照图5-11，描述了用于构造这样的盘介质的几种可能方法。特别参照图5，一种方法包括使用溅射沉积室502。室502包括至少一个且优选两个离子束枪504、以及第一和第二靶506、508。杆(rod)510在室内以可以绕其轴旋转的方式固定。
第一和第二靶506、508由当暴露于例如反应离子蚀刻(RIE)时具有不同材料去除速率的材料构成。例如，第一靶506可由氧化铝(Al2O3)构成，而第二靶508可以由诸如Si3N4、SiO2、Si(ON)x、Ta等的材料构成。
材料沉积在杆510旋转时进行。这通过启动离子束枪504、同时旋转杆510来实现。来自离子束枪504的离子束512使原子、和或离子514、516被驱离靶506、508。这些原子或离子514、516然后沉积到旋转的杆510上。隔离器518可设置在靶之间从而每次仅来自一个靶506、508的材料沉积到杆510的给定部分。
可以看出，参照图5描述的材料沉积方案允许顺序沉积两种不同材料，一种在另一种之上。这导致具有一系列交替材料的同心层的杆。现在参照图6，沉积之后，该杆510可以切片成盘602。
图7示出了盘602的仅小部分的横截面。该盘可使用常规抛光技术诸如化学机械抛光(CMP)来抛光。如图7所示，盘602经历材料去除工艺诸如反应离子蚀刻(RIE)702。如上所述，如图5所示从靶506、508沉积的材料704、706具有不同的蚀刻速率。例如，第一材料704可由氧化铝构成，并将蚀刻得比可由Si3N4、SiO2、Si(ON)x、Ta等构成的第二材料慢得多。这导致第二材料706的明显凹进。反应离子蚀刻(RIE)702可例如利用氟化学药品诸如CHF3、CF4、CF6等进行。利用这样的RIE 702，材料704、706将具有非常不同的蚀刻速率。例如，Si3N4和氧化铝的蚀刻速率具有10∶1的比率。
在图7所示的盘602中，较慢蚀刻的材料704具有控制盘的道宽的宽度W。参照图8，沉积磁材料802的薄层。该磁材料可以是诸如NiFe、CoFePt、CoFeB的材料或者用于盘制造的任何其它材料并优选地通过共形沉积法例如化学气相沉积、原子层沉积等来沉积。跨较慢蚀刻的材料704的顶部的磁材料的宽度(TW)定义道宽。可以看出，磁材料向下延伸到第一材料704的相邻层之间的凹进中，在盘602的磁表面中提供间隙804。
现在参照图9，在本发明的供选实施例中，较快蚀刻的材料可用于第一组材料层(道宽定义层)902，同时较慢蚀刻的材料可以用于第二组材料层(间隙定义层)904。反应离子蚀刻(RIE)导致第一层902的凹进。该RIE可具有诸如上面参照图7所述的化学性质。然后沉积磁材料906例如NiFe或CoFe，优选地通过共形沉积法诸如化学气相沉积、原子层沉积等进行。
现在参照图10，可进行化学机械抛光工艺来平坦化盘602的表面1002。该化学机械抛光工艺导致表面1002仅在第一(道宽定义)材料902的区域之上具有磁层，而在第二(间隙定义)材料904的区域之上没有。因此，可以看出，道宽定义材料902的层的宽度定义盘602的道宽(TW)。
现在参照图11，示出了构造盘的另一方法，该方法使用称为纳米压印技术(nano-imprint technology)的技术。当需要更大的生产量使得上述方法变得过于高成本时，该实施例会是有用的。在该实施例中，例如通过参照图5、6和7(或5、6和8)描述的沉积、蚀刻方法生成盘1102，除了磁材料不沉积在盘1102上以外。这形成具有带凸起同心环1104的表面的盘(压模(die))1102。然后提供第二盘(工件)1106，其可具有形成在其表面的薄磁层。然后该第一有纹理的盘1102可用作压模来将所需的表面形状压印到第二盘1106上。布置所述两个盘使得它们彼此面对，且然后用大的压力压到一起从而将一系列同心环压印到盘1106的表面。如果工件盘1106在将盘1102、1106压到一起之前配置有薄的磁表面层，则该磁表面在压所述盘1102、1106期间将定位为朝向第一盘(压模)1102。供选地，可提供没有磁涂层的工件盘1106。然后盘1102、1106可压到一起从而在第二盘(工件盘)1106上形成所需的纹理，在盘1102、1106压到一起且所需纹理形成在第二盘1106上之后，磁材料可沉积到所述纹理化的表面。
然后可进行抛光工艺诸如化学机械抛光(CMP)从而仅从盘的凸起部分去除磁材料，留下具有磁层的凹进部分。这将类似于参照图9和10描述的工艺。供选地，抛光步骤可以省去。这种情况下，凹进部分将提供磁道部分之间的间隙，类似于参照图8描述的盘。
虽然上面描述了各种实施例，但是应理解，它们仅以示例而不是限制的方式给出。落入本发明的范围内的其他实施例也会对本领域技术人员变得明显。因此，本发明的广度和范围不应局限于任何上述示例性实施例，而应仅根据所附权利要求
及其等价物来定义。
权利要求
1.一种在数据记录系统中使用的磁介质，该介质包括盘；形成在所述盘上的表面，所述表面配置有多个同心凸起部分；以及所述盘的所述表面上的磁层。
2.如权利要求
1所述的磁介质，其中所述多个同心凸起部分通过同心凹进部分彼此分隔开。
3.如权利要求
2所述的磁介质，其中所述磁层覆盖所述凸起部分和所述凹进部分。
4.一种在磁数据记录系统中使用的磁介质，该磁介质包括具有表面的盘；形成在所述盘的所述表面上的磁材料的多个同心环，所述磁环通过非磁材料的同心环彼此分隔开。
5.一种在磁数据记录系统中使用的磁介质，该磁介质包括具有表面的盘；形成为同心环的多个凸起部分；以及覆盖所述表面的至少一部分的磁材料层。
6.如权利要求
5所述的磁介质，其中所述凸起部分通过形成为同心环的凹进部分彼此分隔开。
7.一种在数据记录系统中使用的磁介质，该磁介质包括具有表面并包括第一材料的多个同心环的盘，所述第一材料的多个同心环通过第二材料的同心环彼此分隔开，其中所述第二材料的同心环在所述盘的所述表面凹进；以及磁材料层，覆盖所述盘的所述表面的至少一部分。
8.如权利要求
7所述的磁介质，其中所述磁材料层形成在所述第一和第二材料两者之上。
9.如权利要求
7所述的磁介质，其中所述磁材料层形成在所述第二材料之上而不在所述第一材料之上。
10.一种用于构造在数据记录系统中使用的磁介质的方法，该方法包括提供沉积室；在所述沉积室内安装管，使得所述管可绕其自身的轴旋转；在所述沉积室内安装第一靶，所述第一靶由第一材料构成；在所述沉积室内安装第二靶，所述第二靶由第二材料构成，所述第二材料与所述第一材料不同，所述第一材料具有与所述第二材料的蚀刻速率不同的蚀刻速率；在旋转所述管的同时从所述第一和第二靶溅射沉积材料到所述管上；将所述管切成至少一个盘；利用反应离子蚀刻RIE蚀刻所述至少一个盘从而形成具有凸起部分和凹进部分的表面；以及沉积磁材料到所述磁介质的表面上。
11.如权利要求
10所述的方法，还包括，在沉积磁材料之后，进行化学机械抛光CMP工艺。
12.如权利要求
10所述的方法，其中所述凸起部分和凹进部分都配置为同心环。
13.如权利要求
10所述的方法，还包括在所述沉积室中提供隔离器，所述隔离器设置在所述第一和第二靶之间。
14.如权利要求
10所述的方法，其中所述第一靶包括氧化铝并且所述第二靶包括选自Si3N4、SiO2、Si(ON)x、Ta构成的组的材料。
15.如权利要求
10所述的方法，其中来自所述第一和第二靶的材料顺序沉积从而形成第一材料和第二材料的交替层。
16.如权利要求
15所述的方法，其中所述交替层彼此同心。
17.一种用于制造在数据记录系统中使用的磁介质的方法，该方法包括构造压模，所述压模具有一表面，该表面配置有形成为同心圆的多个凸起部分；提供具有表面的工件盘；以及将所述压模的所述表面压到所述工件盘的表面上从而配置所述工件盘的所述表面为具有多个同心凹进部分。
18.如权利要求
17所述的方法，还包括，在将所述压模的所述表面压到所述工件盘的所述表面上之前，沉积磁材料到所述工件盘的所述表面上。
19.如权利要求
17所述的方法，还包括，在将所述压模的所述表面压到所述工件盘的所述表面上之后，沉积磁材料到所述工件盘的所述表面上。
20.如权利要求
17所述的方法，还包括沉积磁材料到所述工件盘的所述表面上并进行化学机械抛光工艺。
21.如权利要求
20所述的方法，其中在所述工件盘的所述表面靠着所述压模的所述表面被压之前沉积所述磁材料。
22.一种用于制造在数据记录系统中使用的磁介质的方法，该方法包括提供沉积室，所述室包括第一材料构成的第一靶、第二材料构成的第二靶、以及管；在绕其自身的轴旋转所述管的同时，从所述第一和第二靶顺序沉积材料到所述管上；对所述管和所沉积的材料进行反应离子蚀刻RIE从而形成压模表面，所述压模表面具有通过同心凹进部分分隔开的同心凸起部分；以及对着工件盘的表面压所述压模的所述表面。
23.如权利要求
22所述的方法，还包括沉积磁材料层到所述工件盘的所述表面上。
24.如权利要求
22所述的方法，还包括沉积磁材料层到所述工件盘的所述表面上并进行化学机械抛光工序。
25.如权利要求
7所述的磁介质，其中所述第一材料包括氧化铝且所述第二材料包括选自Si3N4、SiO2、Si(ON)x和Ta构成的组的材料。
专利摘要
本发明提供一种在数据记录中使用的磁介质，其具有通过非磁部分或间隙部分彼此分隔开的一系列同心磁道部分。该磁部分定义数据道并防止来自一个道的信号漏出到另一道。因为数据道清楚地分隔开，所以完全避免了相邻道干扰。所述盘可以通过顺序沉积第一和第二材料道旋转的管上来制造，该第一和第二材料具有不同的蚀刻速率。所述管然后可切成盘且所述盘经历反应离子蚀刻从而形成具有通过同心凹进部分分隔开的同心凸起部分的盘表面。然后，磁材料可被沉积。然后可进行可选的化学机械抛光工艺来平坦化该表面，得到具有通过非磁材料环分隔开的磁材料环的平坦表面。
文档编号G11B5/84GK1991988SQ200610171268
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月28日
发明者弗拉迪迈尔·尼基廷 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan